特低滲裂縫性油藏選擇性堵水技術(shù)研究

周 娟，曹?chē)?guó)慶，王 倩

（延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安 716000）

延長(zhǎng)油田屬特低滲油藏，地層天然裂縫發(fā)育，開(kāi)發(fā)過(guò)程中又經(jīng)過(guò)多次壓裂改造。注水開(kāi)發(fā)中易造成注入水沿高滲帶突進(jìn)，引起油井含水上升速度加快，開(kāi)發(fā)效果變差。油井堵水技術(shù)，分為找水堵水法和不找水堵水法。不找水堵水法，關(guān)鍵在于選擇性堵劑和堵劑選擇性注入方法[1]。選擇性堵劑是通過(guò)油和水、產(chǎn)油層和產(chǎn)水層的性質(zhì)差異進(jìn)行堵水。

1 化學(xué)選擇性堵水體系配方研制

1.1 油井堵水劑主劑及各組分篩選

延長(zhǎng)油田原始地層溫度低，經(jīng)長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)后目前油井溫度為30℃～50℃。油藏特點(diǎn)要求堵水劑液黏度低、成膠溫度低、形成的凝膠強(qiáng)度高。為了滿足延長(zhǎng)油田低滲、微裂縫發(fā)育油藏生產(chǎn)需要，研發(fā)了以改性聚丙烯酰胺為主劑的混合型堵水劑YDS。

堵水劑配方的基本組成為聚合物、交聯(lián)劑，加入適當(dāng)?shù)慕宦?lián)調(diào)整劑以加速低溫下的成膠反應(yīng)。堵水劑的膠結(jié)基劑選用改性聚丙烯酰胺、活性鈣鎂鋁硅酸鹽和活性硅膠，該堵水劑是一種有機(jī)、無(wú)機(jī)混合型堵水劑。改性聚丙烯酰胺為丙烯酰胺與丙烯酸共聚物。在此基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)篩選其他配方用劑：無(wú)機(jī)硅酸鹽選用活性鈣鎂鋁鹽的粒度為2～50倍于所施工油井油層孔喉半徑粒度；活性劑選用陰離子石油磺酸鈉或非離子聚醚。

1.2 油井堵水劑配方研究

根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，得到了選擇性堵水劑的基本配方：0.1%～3%改性聚丙烯酰胺+40%～60%活性鈣鎂鋁硅酸鹽+5%～15%活性硅膠+0.1%～1%活性劑+0.1%～0.6%交聯(lián)調(diào)整劑+30%～50%水。使用時(shí)，先將改性聚丙烯酰胺和水按比例混合攪拌，反應(yīng)溫度為20℃～60℃。待其充分溶解后，加入活性鈣鎂鋁硅酸鹽、交聯(lián)調(diào)整劑和活性硅膠、磺酸鈉，將配制的堵水劑注入油井后對(duì)水淹井進(jìn)行有效封堵。

1.3 堵水作用機(jī)理

一般認(rèn)為凍膠類(lèi)堵劑的堵水機(jī)理為黏度、黏彈效應(yīng)和殘余阻力。其中殘余阻力是堵水作用中最重要的作用，包括吸附、捕集和物理堵塞[2]。本混合型堵水劑的堵水作用為：

（1）凍膠為主的混合型堵水劑，按優(yōu)先進(jìn)入低壓層的原則，優(yōu)先暫堵住低壓層，使各層壓力均衡。再加壓擠入堵水劑進(jìn)入高壓出水層，在此過(guò)程中高滲透層內(nèi)的微細(xì)顆粒在外界壓力下首先發(fā)生運(yùn)移，高滲透層部位的暫堵水劑先被突破，復(fù)合劑進(jìn)入高滲透層后凝固，產(chǎn)生封堵，而得到暫堵水劑保護(hù)的低壓層油層，暫堵水劑被油溶解，滲透率得以恢復(fù)，水淹層得到封堵后對(duì)其影響減小，自身能量得以釋放。從而有效封堵高滲透層，提高注入水的波及系數(shù)，動(dòng)用毗鄰優(yōu)勢(shì)通道的轉(zhuǎn)向區(qū)域油層剩余油。

（2）利用超低界面張力的活性劑可改善原油的流動(dòng)性，改善油水界面特性，擴(kuò)大波及體積。同時(shí)它還是一種性能良好的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑，能解決油井水鎖或液鎖傷害，它還是一種滲透擴(kuò)散劑，具有極低的界面張力，能破壞乳化液膜，從而解除水鎖或液鎖。

2 堵水劑室內(nèi)性能評(píng)價(jià)

YDS堵水劑采用配方：2%改性聚丙烯酰胺+50%活性鈣鎂鋁硅酸鹽+8%活性硅膠+0.5%活性劑+0.5%交聯(lián)調(diào)整劑+39%水。根據(jù)配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)堵水劑性能進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)。

2.1 封堵能力研究

采用60～80目石英砂填充填砂管模擬巖心，對(duì)YDS堵水體系的封堵性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)定堵水前模擬巖心的滲透率后，注入0.5 PV的堵水體系溶液，在35℃恒溫水浴中成膠后取出，再測(cè)定模擬巖心的堵水后滲透率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表1）。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，該堵水體系在模擬巖心中的封堵率均達(dá)95%以上，突破壓力梯度均大于33 MPa/m。封堵率高，封堵效果好，可滿足對(duì)地層高滲孔道的封堵要求。

2.2 抗溫性能研究

溫度對(duì)YDS堵水體系表觀黏度的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)圖1）。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨溫度的升高，YDS堵水體系的黏度降幅較小，溫度從30℃到90℃，體系成膠強(qiáng)度均保持在40 mPa·s以上，該堵水體系具有一定的抗溫性能，可以滿足延長(zhǎng)油田各主力油層的地層溫度要求。

2.3 抗鹽性能研究

調(diào)堵劑具有良好的抗鹽性，才能在地層中形成性能穩(wěn)定的凝膠體[3]。延長(zhǎng)油田主力油層地層水礦化度范圍為20 000 mg/L～100 000 mg/L。實(shí)驗(yàn)固定反應(yīng)溫度20℃、條件pH為7，考察堵水體系在不同礦化度條件下堵水劑的成膠性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)圖2）。

表1 YDS體系封堵能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1 溫度對(duì)堵水體系表觀黏度的影響

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出：隨礦化度增加，堵水體系交聯(lián)強(qiáng)度降低。當(dāng)?shù)V化度過(guò)高時(shí)，體系強(qiáng)度下降。由不同礦化度的模擬地層水配制的交聯(lián)體系的成膠性能很好，可以滿足延長(zhǎng)油田各主力油層的地層礦化度要求。

2.4 施工性能研究

堵水劑YDS初始黏度?。ㄒ?jiàn)表2），能夠進(jìn)入不同等級(jí)裂縫，進(jìn)入地層后能快速形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)中還可以看出YDS堵水劑初終凝時(shí)間易調(diào)整，能長(zhǎng)時(shí)間保持良好的流動(dòng)性，不會(huì)出現(xiàn)閃凝現(xiàn)象。

表2 YDS堵水劑施工性能研究

3 堵水決策技術(shù)

含水率是評(píng)價(jià)油田開(kāi)發(fā)效果和預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)指標(biāo)的一個(gè)重要指標(biāo)，也是綜合反映油田開(kāi)發(fā)地質(zhì)因素和開(kāi)發(fā)效果的指標(biāo)。層內(nèi)注水大孔道的形成的突出表現(xiàn)是含水率的突變，這是研究大孔道形成的關(guān)鍵動(dòng)態(tài)因素之一。油層內(nèi)優(yōu)勢(shì)通道的大小直接影響含水率的上升速度，因此，選擇含水率上升指數(shù)（WI）作為反映油井需要堵水程度的一個(gè)因素。含水率上升指數(shù)的定義式為：

式中：WI-含水率上升指數(shù)，%；fw-含水率，%；t1、t2-統(tǒng)計(jì)開(kāi)始和終結(jié)的時(shí)間。

按初選井的含水率隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)算出各油井的WI值，并按其大小排序。WI值越大油井的含水率上升越快，表明地層的優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育較好，油井越需要堵水[4]。選擇WI值大的油井進(jìn)行選擇性堵水。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

結(jié)合YDS選擇性堵水劑及其工藝的應(yīng)用要求，在延長(zhǎng)油田杏子川、西區(qū)、定邊、吳起等區(qū)塊根據(jù)WI決策技術(shù)優(yōu)選措施井，結(jié)合段塞式注入工藝技術(shù)，對(duì)8口由于注入水水竄造成的水淹井實(shí)施了油井堵水，措施有效率62.5%，累計(jì)增油667.73 t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

（1）以改性聚丙烯酰胺、活性鈣鎂鋁硅酸鹽、活性硅膠、表面活性劑等成分為主的YDS選擇性堵水劑，封堵率達(dá)95%以上，突破壓力梯度達(dá)33 MPa/m以上，封堵率高，封堵效果好，可滿足對(duì)地層高滲孔道的封堵要求。

（2）室內(nèi)性能評(píng)價(jià)顯示，YDS堵水劑具有流變性好易泵送、膠結(jié)強(qiáng)度高、抗溫和抗鹽性能能佳等特點(diǎn)。

（3）YDS選擇性堵水劑配合WI決策技術(shù)、段塞式注入工藝技術(shù)，對(duì)由注入水水竄造成的高含水井有很好的治理效果，在延長(zhǎng)油田措施有效率達(dá)62.5%。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙福麟.油井選擇性堵水[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，34（1）：84-92.

[2]馬寶岐，吳安明.油田化學(xué)原理技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995.

[3]王嘉晨，侯吉瑞，趙鳳蘭，等.非均質(zhì)巖心調(diào)堵結(jié)合技術(shù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)[J].油氣地質(zhì)與采收率，2014，21（6）：99-101.

[4]趙福麟.ERO原理[M].山東東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2001：16-22.